Произошла ли черная дыра, поедающая звезду, нейтрино? — Новое исследование

Исследователи проследили происхождение нейтрино до сверхмассивной черной дыры, которая только что разорвалась на части и поглотила звезду. Известный как приливный срыв (TDE), AT2019dsg произошел всего за несколько месяцев до этого — в апреле 2019 года — в том же районе неба, откуда пришло нейтрино.

Художественная иллюстрация приливного разрушения AT2019dsg, где сверхмассивная черная дыра спагетифицируется и поглощает звезду. Часть материала не поглощается черной дырой и выбрасывается обратно в космос. Предоставлено: DESY, Лаборатория научных коммуникаций.

По словам астрономов, чудовищно жестокое событие должно было быть источником мощной частицы.

Но новое исследование ставит под сомнение это утверждение.

В исследовании, опубликованном в этом месяце в Astrophysical Journal, исследователи из Центра астрофизики | Гарвардский и Смитсоновский и Северо-Западный университет представляют обширные новые радионаблюдения и данные о AT2019dsg, что позволяет команде вычислить энергию, излучаемую этим событием. Результаты показывают, что AT2019dsg генерирует далеко не энергию, необходимую для нейтрино; на самом деле то, что он извергнул, было вполне «обычным», — заключает команда.

Черные дыры — грязные пожиратели

Хотя это может показаться нелогичным, черные дыры не всегда поглощают все, что находится в пределах досягаемости.

«Черные дыры не похожи на пылесосы», — говорит Иветт Сендес, научный сотрудник Центра астрофизики, руководившая исследованием.

Когда звезда приближается слишком близко к черной дыре, гравитационные силы начинают растягивать или спагеттифицировать звезду, объясняет Сендес. В конце концов, удлиненный материал вращается по спирали вокруг черной дыры и нагревается, создавая в небе вспышку, которую астрономы могут заметить за миллионы световых лет от нас.

«Но когда материала слишком много, черные дыры не могут съесть его все сразу», — говорит Кейт Александер, соавтор исследования и докторант Северо-Западного университета, которая называет черные дыры «грязными пожирателями». «Часть газа извергается обратно во время этого процесса — например, когда младенцы едят, часть еды оказывается на полу или стенах».

Эти остатки выбрасываются обратно в космос в виде струи, которая, если будет достаточно мощной, теоретически может генерировать субатомную частицу, известную как нейтрино.

Маловероятный источник нейтрино

Используя Очень большую решетку в Нью-Мексико и Атакамскую большую миллиметровую / субмиллиметровую решетку (ALMA) в Чили, команда смогла наблюдать AT2019dsg на расстоянии около 750 миллионов световых лет в течение более 500 дней после того, как черная дыра начала поглощать энергию. звезда. Обширные радионаблюдения сделали AT2019dsg наиболее хорошо изученным TDE на сегодняшний день и показали, что яркость радиоволн достигла пика примерно через 200 дней после начала события.

Согласно данным, общее количество энергии в оттоке было эквивалентно энергии, излучаемой Солнцем в течение 30 миллионов лет. Хотя это может показаться впечатляющим, мощное нейтрино, обнаруженное 1 октября 2019 года, потребует источника в 1000 раз более мощного.

«Вместо того, чтобы видеть яркую струю материала, необходимую для этого, мы видим более слабый радиоизлучение материала», — объясняет Александр. «Вместо мощного пожарного шланга мы видим мягкий ветер».

Сендес добавляет: «Если это нейтрино каким-то образом пришло из AT2019dsg, возникает вопрос: почему мы не заметили нейтрино, связанные со сверхновыми, на таком расстоянии или ближе? Они гораздо более распространены и имеют одинаковые скорости энергии ».

Команда пришла к выводу, что маловероятно, что нейтрино пришли именно из этого TDE. Однако если это так, астрономы далеки от понимания TDE и того, как они запускают нейтрино.

«Вероятно, мы собираемся проверить это снова», — говорит Сендес, который считает, что еще есть чему поучиться. «Эта конкретная черная дыра все еще питается».

TDE AT2019dsg был впервые обнаружен 9 апреля 2019 года на транзитном предприятии Цвикки в Южной Калифорнии. Нейтрино, известное как IceCube-191001A, было обнаружено нейтринной обсерваторией IceCube на Южном полюсе шесть месяцев спустя.